選択的分解は、NPC1 変異細胞のエンドリゾソームにおけるアネキシン A6 とコレステロールレベルを制御するフィードバックループを可能にする

Selective Degradation Permits a Feedback Loop Controlling Annexin A6 and Cholesterol Levels in Endolysosomes of NPC1 Mutant Cells.

• Elsa Meneses-Salas
• Ana García-Melero
• Patricia Blanco-Muñoz
• Jaimy Jose
• Marie-Sophie Brenner
• Albert Lu
• Francesc Tebar
• Thomas Grewal
• Carles Rentero
• Carlos Enrich

抄録

我々は最近、Niemann-Pick-type C1 (NPC1) 変異細胞において、アネキシンA6 (AnxA6) タンパク質レベルが上昇していることを確認した。これらの細胞では、AnxA6を枯渇させることで、NPC1欠損に関連したコレステロールの蓄積が改善された。ここで、我々は、NPC1変異体におけるAnxA6タンパク質レベルの上昇、またはU18666Aを用いた薬理学的NPC1阻害によるAnxA6タンパク質レベルの上昇が、AnxA6 mRNA発現の上昇によるものではなく、AnxA6タンパク質分解の欠陥によるものであることを実証した。2つのKFERQモチーフは、AnxA6をリソソームに標的としてシャペロン媒介オートファジー（CMA）を行うと考えられており、NPC1阻害の引き金となったエンドリソソーム（LE/Lys）におけるコレステロール蓄積がCMA経路を阻害する可能性があると仮定した。そこで、CMA 経路を誘導することが知られているライソソーム関連膜タンパク質 2A（Lamp2A）を異所的に発現させた NPC1 変異体細胞を用いて、AnxA6 タンパク質量と LE/Lys（LE-Chol）コンパートメント内のコレステロール量を解析した。NPC1 変異体細胞では、Lamp2A を過剰発現させると、AnxA6 タンパク質量が強く減少し、LE-Chol レベルが有意に低下することが明らかになった。これらの知見は、Lamp2AがNPC1変異体細胞のCMAを回復させ、リソソームのAnxA6分解と同時にLE-Cholレベルを低下させることを示唆している。以上のことから、CMAはAnxA6とLE/Lysのコレステロール値のフィードバックループを可能にし、NPC1病におけるコレステロールの恒常性を調節する新しいメカニズムを示唆していると考えられる。

We recently identified elevated annexin A6 (AnxA6) protein levels in Niemann-Pick-type C1 (NPC1) mutant cells. In these cells, AnxA6 depletion rescued the cholesterol accumulation associated with NPC1 deficiency. Here, we demonstrate that elevated AnxA6 protein levels in NPC1 mutants or upon pharmacological NPC1 inhibition, using U18666A, were not due to upregulated AnxA6 mRNA expression, but caused by defects in AnxA6 protein degradation. Two KFERQ-motifs are believed to target AnxA6 to lysosomes for chaperone-mediated autophagy (CMA), and we hypothesized that the cholesterol accumulation in endolysosomes (LE/Lys) triggered by the NPC1 inhibition could interfere with the CMA pathway. Therefore, AnxA6 protein amounts and cholesterol levels in the LE/Lys (LE-Chol) compartment were analyzed in NPC1 mutant cells ectopically expressing lysosome-associated membrane protein 2A (Lamp2A), which is well known to induce the CMA pathway. Strikingly, AnxA6 protein amounts were strongly decreased and coincided with significantly reduced LE-Chol levels in NPC1 mutant cells upon Lamp2A overexpression. Therefore, these findings suggest Lamp2A-mediated restoration of CMA in NPC1 mutant cells to lower LE-Chol levels with concomitant lysosomal AnxA6 degradation. Collectively, we propose CMA to permit a feedback loop between AnxA6 and cholesterol levels in LE/Lys, encompassing a novel mechanism for regulating cholesterol homeostasis in NPC1 disease.